作者：张娜; 王水兵; 严成钢; 高健杰; 郭蓉; 王...核磁共振泥岩水化损伤孔隙结构微细观
摘要：岩石水化损伤的试验研究一直以来是许多学者关注的热点问题,以强度较高、孔隙率较大的沉积岩作为研究对象已屡见不鲜,但对强度和孔隙率均较低的一类岩石发生水化损伤尚且有待补充。基于此,选取泥岩作为本试验的研究对象,配制不同成分、不同浓度和不同pH值的水化学溶液,对其进行浸泡试验。基于核磁共振测试(NMR)技术得到了岩样在不同浸泡时间的横向弛豫时间T 2谱分布,并对岩样的质量、孔隙率和pH值进行实时测定。试验结果表明:①在水岩化学作用下,各岩样的质量、吸水率和孔隙率均随浸水时间的延长而增大,具有良好的一致性;但不同水化学溶液中各参数增大幅度和增长速率有所差别。②泥岩在不同水化学溶液作用下的横向弛豫时间T 2谱分布均有2个峰值,第1个峰值(代表小孔径孔隙数量)明显高于第2个峰值(大孔径孔隙数量),所以泥岩水化损伤的主要原因是小孔隙数量的增多;不同水化学溶液浸泡后的泥岩样品损伤程度有明显差异,在0.01 mol/L NaCl溶液中,损伤程度为:pH=2>pH=12>pH=7,在pH=7的条件下:蒸馏水>0.1 mol/L NaCl>0.01 mol/L NaCl。③在pH=2的NaCl溶液中,泥岩的水化损伤最剧烈。随着浸泡时间的增大,核磁共振T 2谱分布曲线中的2个峰值均会增大,而且向右发生偏移,反映了泥岩水化损伤过程孔隙结构的演化特性,可将其孔隙演化过程概括为:裂纹萌生、扩展连通和裂纹贯通3个阶段。④对不同水化学溶液的pH值的测定结果表明,随浸水时间的延长,酸性条件下pH值逐渐升高,碱性和中性条件下pH值降低,但不同溶液的酸碱性随时间的延长均趋近于中性,水岩化学作用具有自平衡性。⑤根据岩样矿物组成和溶液pH值的变化,给出了不同水化学溶液中泥岩发生水化损伤的微观机理。
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